基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备

摘要

本公开的实施例公开了基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备。该基于功率拆分的防爆组件的一具体实施方式包括电路板，电路板上设置有电源模块和至少一个拆分功率模块，至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与电源模块连接，其中，至少一个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率。至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块包括功率器件、开关器件和至少一个功率检测器件，开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断拆分功率模块与电源模块的连接。该基于功率拆分的防爆组件可以避免设备点燃可燃气体，以及避免设备发生爆炸。

权利要求

1.一种基于功率拆分的防爆组件，包括：电路板；

所述电路板上设置有电源模块和至少两个拆分功率模块，所述至少两个拆分功率模块中包括功能不同的拆分功率模块，所述至少两个拆分功率模块中的各个拆分功率模块并联连接，所述至少两个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与所述电源模块连接，其中，所述至少两个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率；

所述至少两个拆分功率模块中的每个拆分功率模块包括功率器件、开关器件和至少一个功率检测器件，所述功率器件为能够输出功率的电子元器件，所述至少一个功率检测器件中的每个功率检测器件为用于检测所述功率器件的输出功率的器件，所述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到所述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断所述拆分功率模块与所述电源模块的连接；

所述电路板上还设置有至少一个隔离通信组件，所述至少一个隔离通信组件中的任意一个隔离通信组件与两个拆分功率模块连接，以隔离所有拆分功率模块之间的通信，所述至少一个隔离通信组件中的每个隔离通信组件均包括电阻器和电容器，所述电阻器和所述电容器并联连接，所述电阻器用于传输普通信号，所述电容器用于传输高速信号。

2.根据权利要求1所述的基于功率拆分的防爆组件，其中，所述电路板上还设置有至少一个二极管单元，所述至少一个二极管单元中每个二极管单元连接在所述电源模块和对应的拆分功率模块之间，其中，所述至少一个二极管单元中的二极管单元与所述至少两个拆分功率模块中的拆分功率模块一一对应连接。

3.根据权利要求1所述的基于功率拆分的防爆组件，其中，所述电路板上还设置有升降压式变换器，每个拆分功率模块均通过所述升降压式变换器与所述电源模块连接。

4.根据权利要求1‑3之一所述的基于功率拆分的防爆组件，其中，所述至少两个拆分功率模块包括对应主芯片的拆分功率模块。

5.根据权利要求1‑3之一所述的基于功率拆分的防爆组件，其中，所述至少两个拆分功率模块包括对应无线通信芯片的拆分功率模块。

6.一种头戴式显示设备，其中，所述头戴式显示设备包括如权利要求1‑5之一所述的基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备本体，所述防爆组件设置在所述头戴式显示设备本体的内部，所述头戴式显示设备本体包括显示模组。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其中，所述头戴式显示设备本体还包括电源接口，所述电源接口与所述电源模块电连接。

说明书

基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备

技术领域

[0001] 本公开的实施例涉及电路防爆技术领域，具体涉及基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备。

背景技术

[0002] 头戴显示设备包括AR眼镜等可以佩戴在头部的AR设备，AR设备的光学显示系统通常包括微型显示屏和光学元件，因此能够在不遮挡现实真实环境的基础上，通过光路设计将预设显示内容叠加显示在真实环境中，并能够进行交互反馈；因此可以提高工业生产力，已经广泛应用在安防巡检、石油化工、能源、建筑交通等领域，叠加显示的内容与全新的操作方式显著提高了作业效率与安全性，解放了使用者的双手，摆脱了距离和位置的限制。

[0003] 能源、电力、石油化工等场景因为其特殊的工作环境，可能在使用环境中会接触到爆炸性气体或者可燃性颗粒物，因此对设备的安全性具有更安全苛刻的考量，对在此环境中使用的设备的防爆性能具有更加严格的规定。根据防爆标准，在正常工作和规定的故障条件下，设备（例如头戴式显示设备）中的电路产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。而常规的头戴式显示设备由于结构复杂、电子元器件较多，大多为大功率设备。

[0004] 然而，当使用上述大功率设备时，经常会存在如下技术问题：

[0005] 大功率设备对应的功率较大，容易造成与空气接触的表面温度超过允许的最大值，以致于温度达到可燃气体燃点，导致设备点燃可燃气体甚至发生爆炸。

发明内容

[0006] 本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。本公开的一些实施例提出了基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备，来解决以上背景技术部分提到的技术问题一个或多个。

[0007] 第一方面，本公开的一些实施例提供了一种基于功率拆分的防爆组件，该基于功率拆分的防爆组件包括电路板，上述电路板上设置有电源模块和至少一个拆分功率模块，上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与上述电源模块连接，其中，上述至少一个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率；上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块包括功率器件、开关器件和至少一个功率检测器件，上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块的连接。

[0008] 可选地，上述电路板上还设置有至少一个二极管单元，上述至少一个二极管单元中每个二极管单元连接在上述电源模块和对应的拆分功率模块之间，其中，上述至少一个二极管单元中的二极管单元与上述至少一个拆分功率模块中的拆分功率模块一一对应连接。

[0009] 可选地，上述电路板上还设置有升降压式变换器，每个拆分功率模块均通过上述升降压式变换器与上述电源模块连接。

[0010] 可选地，上述电路板上设置有至少两个拆分功率模块，上述至少两个拆分功率模块中的各个拆分功率模块并联连接。

[0011] 可选地，上述电路板上还设置有至少一个隔离通信组件，上述至少一个隔离通信组件中的任意一个隔离通信组件与两个拆分功率模块连接，以隔离所有拆分功率模块之间的通信。

[0012] 可选地，上述至少一个隔离通信组件中的每个隔离通信组件均包括电阻器和电容器，上述电阻器和上述电容器并联连接。

[0013] 可选地，上述至少一个拆分功率模块包括对应主芯片的拆分功率模块。

[0014] 可选地，上述至少一个拆分功率模块包括对应无线通信芯片的拆分功率模块。

[0015] 第二方面，本公开的一些实施例提供了一种头戴式显示设备，该头戴式显示设备包括：如上述第一方面的基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备本体，上述防爆组件设置在上述头戴式显示设备本体的内部，上述头戴式显示设备本体包括显示模组。

[0016] 可选地，上述头戴式显示设备本体还包括电源接口，上述电源接口与上述电源模块电连接。

[0017] 本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的基于功率拆分的防爆组件，可以避免设备点燃可燃气体以及避免设备发生爆炸。具体来说，造成设备点燃可燃气体甚至发生爆炸的原因在于：大功率设备对应的功率较大，容易造成与空气接触的表面温度超过允许的最大值，以致于温度达到可燃气体燃点。基于此，本公开的一些实施例的基于功率拆分的防爆组件包括电路板，上述电路板上设置有电源模块和至少一个拆分功率模块，上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与上述电源模块连接，其中，上述至少一个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率。上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块包括功率器件、开关器件和至少一个功率检测器件，上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块的连接。因为每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率，从而可以避免与空气接触的表面温度超过允许的最大值。也因为，上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块的连接。进而可以进一步防止温度达到可燃气体燃点。由此，该基于功率拆分的防爆组件可以避免设备点燃可燃气体，以及避免设备发生爆炸。

附图说明

[0018] 结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

[0019] 图1是根据本公开的基于功率拆分的防爆组件的一些实施例的结构示意图；

[0020] 图2是根据本公开的基于功率拆分的防爆组件的另一些实施例的结构示意图；

[0021] 图3是根据本公开的头戴式显示设备的一些实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0022] 下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

[0023] 在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

[0024] 另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关公开相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0025] 需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

[0026] 需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

[0027] 本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

[0028] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

[0029] 图1是根据本公开的基于功率拆分的防爆组件的一些实施例的结构示意图。图1包括电源模块1和拆分功率模块2。其中，上述拆分功率模块2包括功率器件21、开关器件22和功率检测器件23。

[0030] 在一些实施例中，上述基于功率拆分的防爆组件包括电路板，上述电路板上设置有电源模块1和至少一个拆分功率模块（例如拆分功率模块2），上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与上述电源模块1连接，其中，上述至少一个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率。其中，上述至少一个拆分功率模块可以为由较大的功率模块拆分得到的小功率模块。作为示例，上述至少一个拆分功率模块可以包括但不限于以下中的至少一项：麦克风模块、扬声器模块、显示模块、传感器模块和摄像头模块。上述小功率模块的功率可以小于目标功率。上述目标功率可以根据特定标准的防爆要求进行设定。作为示例，当防爆要求规定模块的功率需要小于4W时，上述目标功率可以小于或等于4W。

[0031] 在一些实施例中，上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块（例如拆分功率模块2）包括功率器件（例如功率器件21）、开关器件（例如开关器件22）和至少一个功率检测器件（例如功率检测器件23），上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块1的连接。上述功率器件可以为能够输出功率的电子元器件。例如，上述功率器件可以为电阻、电感、二极管或三极管等。上述功率检测器件可以为用于检测功率器件的输出功率的器件。作为示例，上述功率检测器件可以为集成电路。例如，上述功率检测器件可以为LTC6101。当每个拆分功率器件包括至少两个功率检测器件时，上述至少两个功率器件中每两个相邻的功率检测器件串联连接。上述开关器件可以为用于切断上述拆分功率模块与上述电源模块1的连接的器件。例如，上述开关器件可以为MOS（Metal‑Oxide‑Semiconductor Field‑Effect Transistor，金属‑氧化物半导体场效应晶体管）。

[0032] 可选地，上述至少一个拆分功率模块包括对应主芯片的拆分功率模块。上述主芯片可以为用于控制电路板中的各个模块的微芯片。例如，上述主芯片可以为SoC（System on Chip，系统级芯片）。上述主芯片还可以为MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）。

[0033] 可选地，上述至少一个拆分功率模块包括对应无线通信芯片的拆分功率模块。上述无线通信芯片可以为用于与其他设备进行无线通信的微芯片。例如，上述无线通信芯片可以包括但不限于以下中的至少一项：5G芯片、4G芯片、wifi芯片。

[0034] 本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的基于功率拆分的防爆组件，可以避免设备点燃可燃气体以及避免设备发生爆炸。具体来说，造成设备点燃可燃气体甚至发生爆炸的原因在于：大功率设备对应的功率较大，容易造成与空气接触的表面温度超过允许的最大值，以致于温度达到可燃气体燃点。基于此，本公开的一些实施例的基于功率拆分的防爆组件包括电路板，上述电路板上设置有电源模块和至少一个拆分功率模块，上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块均与上述电源模块连接，其中，上述至少一个拆分功率模块中每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率。上述至少一个拆分功率模块中的每个拆分功率模块包括功率器件、开关器件和至少一个功率检测器件，上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块的连接。因为每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率，从而可以避免与空气接触的表面温度超过允许的最大值。也因为，上述开关器件被配置成响应于任意一个功率检测器件检测到上述功率器件对应的功率大于等于预设功率阈值，切断上述拆分功率模块与上述电源模块的连接。进而可以进一步防止温度达到可燃气体燃点。由此，该基于功率拆分的防爆组件可以避免设备点燃可燃气体，以及避免设备发生爆炸。

[0035] 图2是根据本公开的基于功率拆分的防爆组件的另一些实施例的结构示意图。图2包括电源模块1、拆分功率模块2、拆分功率模块3二极管单元4、二极管单元5、升降压式变换器6和隔离通信组件7。

[0036] 在一些实施例中，上述电路板上还可以设置有至少一个二极管单元（例如二极管单元4和二极管单元5）。上述至少一个二极管单元中每个二极管单元可以连接在上述电源模块1和对应的拆分功率模块之间。其中，上述至少一个二极管单元中的二极管单元可以与上述至少一个拆分功率模块中的拆分功率模块一一对应连接。可以理解为，每个拆分功率模块均可以通过二极管单元与上述电源模块1串联连接。上述二极管单元可以包括至少一个二极管。这里，对于二极管的数量，可以根据不同安全级别设定的。上述二极管单元包括的二极管可以串联连接。每个二极管单元中靠近电源模块1的一个二极管与上述电源模块1正向导通连接。作为示例，上述二极管可以为理想二极管，上述理想二极管可以为包括二极管芯片和MOS管。

[0037] 在一些实施例中，上述电路板上还可以设置有升降压式变换器6。每个拆分功率模块均可以通过上述升降压式变换器6与上述电源模块1连接。上述升降压式变换器6可以为输出电压既可低于也可高于输进电压的电路。例如，上述升降压式变换器6可以为降压‑升压变换器。

[0038] 在一些实施例中，上述电路板上可以设置有至少两个拆分功率模块（例如拆分功率模块2和拆分功率模块3）。上述至少两个拆分功率模块中的各个拆分功率模块可以并联连接。

[0039] 在一些实施例中，上述电路板上还可以设置有至少一个隔离通信组件（例如隔离通信组件7）。上述至少一个隔离通信组件中的任意一个隔离通信组件可以与两个拆分功率模块连接，以隔离所有拆分功率模块之间的通信。具体而言，上述两个拆分功率模块可以为上述至少一个拆分功率模块中，需通过上述隔离通信组件隔离电路通信的两个拆分功率模块。上述隔离通信组件可以为用于隔离拆分功率模块之间的通信的组件。例如，上述隔离通信组件可以包括电阻器或电容器。

[0040] 可选地，上述至少一个隔离通信组件中的每个隔离通信组件均可以包括电阻器和电容器。上述电阻器和上述电容器可以并联连接。上述电阻器用于传输普通信号，上述电容器用于传输高速信号。上述电阻器的电阻值的设定范围可以为10欧‑1000欧。上述电容器可以为串联的N重电容器。N为大于等于1的整数。例如，N可以为2。则串联的N重电容器可以为串联2个电容器。上述电容器的电容可以大于等于10pF且小于等于10uF。

[0041] 从图2中可以看出，与图1对应的一些实施例的描述相比，图2对应的一些实施例中的基于功率拆分的防爆组件还包括二极管单元、升降压式变换器和隔离通信组件。由此，通过上述二极管单元可以实现与上述电源模块正向导通连接以及反向截止。通过上述升降压式变换器能够实现输出电压既可低于也可高于输进电压。通过上述隔离通信组件可以实现对不同的拆分功率模块的电路通信进行分类隔离，使得普通信号可以通过电阻器传输，高速信号可以通过电容器传输。

[0042] 图3示出了根据本公开的头戴式显示设备的一些实施例的结构示意图。图3包括基于功率拆分的防爆组件8和头戴式显示设备本体9。其中，上述头戴式显示设备本体9包括显示模组91。

[0043] 在一些实施例中，该头戴式显示设备包括：如图1或图2对应的实施例所描述的基于功率拆分的防爆组件8和头戴式显示设备本体9，上述基于功率拆分的防爆组件8可以设置在上述头戴式显示设备本体9的内部。上述头戴式显示设备本体9可以包括显示模组91。可以理解的是，上述头戴式显示设备本体9可以为头戴式显示器。例如，上述头戴式显示设备本体可以为AR（Augmented Reality，增强现实）眼镜。上述头戴式显示设备本体也可以为MR（Mediated Reality，介导现实）眼镜。上述头戴式显示设备本体还可以为MR头环。上述显示模组91可以为用于支持显示的光学显示系统。上述光学显示系统可以由微型显示屏和光学元件组成。上述光学元件包括但不限于以下中的至少一项：棱镜、自由曲面、共轴空导、光波导。

[0044] 可选地，上述头戴式显示设备本体9还可以包括电源接口，上述电源接口可以与上述电源模块电连接。上述电源接口可以为用于连接外部电源的接口。上述外部电源可以为充电宝或连接电源的充电器。由此，通过上述电源接口连接外部电源，可以实现长时间地对上述头戴式显示设备进行供电。

[0045] 本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的头戴式显示设备，可以避免设备点燃可燃气体以及避免设备发生爆炸。具体来说，造成设备点燃可燃气体甚至发生爆炸的原因在于：大功率设备对应的功率较大，容易造成与空气接触的表面温度超过允许的最大值，以致于温度达到可燃气体燃点。基于此，本公开的一些实施例的头戴式显示设备，包括：如图1或图2对应的实施例所描述的基于功率拆分的防爆组件和头戴式显示设备本体，上述基于功率拆分的防爆组件可以设置在上述头戴式显示设备本体的内部。上述头戴式显示设备本体可以包括显示模组。因为上述基于功率拆分的防爆组件中的每个拆分功率模块对应的功率小于目标功率，从而可以避免与空气接触的表面温度超过允许的最大值。进而采用该基于功率拆分的防爆组件的头戴式显示设备可以避免设备点燃可燃气体，以及避免设备发生爆炸。

[0046] 以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。